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高应力复合顶板淋水巷道围岩修复技术研究
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作者 李世辉 王庆牛 +1 位作者 陈康 王威 《煤炭技术》 2026年第1期85-90,共6页
针对高应力复合顶板淋水巷道围岩松动范围大、变形剧烈、难支护的技术难题,以丁集矿1232(1)工作面轨道巷为工程背景,在现场调研巷道围岩破坏特征的基础上,结合理论分析和实验室试验,分析了巷道围岩失稳的主控因素和机制,提出了一种基于... 针对高应力复合顶板淋水巷道围岩松动范围大、变形剧烈、难支护的技术难题,以丁集矿1232(1)工作面轨道巷为工程背景,在现场调研巷道围岩破坏特征的基础上,结合理论分析和实验室试验,分析了巷道围岩失稳的主控因素和机制,提出了一种基于预应力全锚注的分级递进式围岩修复对策和方案,调动更大范围围岩的承载能力,建立新的围岩-结构体。工程实践表明:采用该方案修复巷道后,3个月内顶板下沉量和两帮相对移近量最大值分别为42 mm和81 mm,巷道围岩变形得到了有效控制,研究结果可为类似工程地质条件巷道围岩修复工作提供借鉴。 展开更多
关键词 高应力 复合顶板 浸水膨胀率实验 失稳机制 巷道修复
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榆横北区深埋大采高矿井地表沉陷规律研究
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作者 杜星 《陕西煤炭》 2026年第1期38-44,共7页
【目的】为解决煤矿开采过程中地表沉陷造成的环境破坏及安全隐患问题。【方法】以大海则煤矿20101深埋大采高工作面为研究对象,分别通过现场实测及数值模拟的方法研究其开采过程中地表沉陷规律。【结果】地表下沉曲线在走向方向上呈“... 【目的】为解决煤矿开采过程中地表沉陷造成的环境破坏及安全隐患问题。【方法】以大海则煤矿20101深埋大采高工作面为研究对象,分别通过现场实测及数值模拟的方法研究其开采过程中地表沉陷规律。【结果】地表下沉曲线在走向方向上呈“碗底”形状,在倾向方向上沿工作面中轴线呈对称关系。地表最大下沉范围初期呈“圆形”,随着工作面继续推进,最大下沉区域逐渐发展为“椭圆形”。实测地表最大下沉量为944 mm,下沉系数为0.157,模拟地表最大下沉值为1 021 mm,地表下沉系数为0.17,均异常偏小。【结论】进一步分析其异常偏小的原因是上覆存在大量软弱胶结岩层,从而造成巨厚弱胶结覆岩整体刚度较大、抗能量积聚能力强,进而使得当采动程度较小时,地表沉陷严重偏小。 展开更多
关键词 深埋大采高 地表沉陷 现场实测 FLAC3D
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某含塌陷区钨矿山地表隔离矿柱厚度研究
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作者 耿加波 郑思莹 +2 位作者 郭振霖 王肖 崔铁军 《有色金属(矿山部分)》 2026年第1期109-115,共7页
针对存在塌陷区这一特殊地质背景下隔离矿柱厚度研究,以江西某含塌陷区钨矿为对象,综合利用无人机低空航测、Rhino与FLAC3D软件建立三维模型,对20、25、30 m三种地表隔离矿柱厚度进行模拟,研究其在不同厚度下的变形、应力变化规律与塑... 针对存在塌陷区这一特殊地质背景下隔离矿柱厚度研究,以江西某含塌陷区钨矿为对象,综合利用无人机低空航测、Rhino与FLAC3D软件建立三维模型,对20、25、30 m三种地表隔离矿柱厚度进行模拟,研究其在不同厚度下的变形、应力变化规律与塑性区破坏模式。结果表明:三种厚度矿柱的最大沉降量分别为2.43、2.28和2.03 cm;最大压应力分别为8.836、8.724和8.653 MPa。20 m和25 m厚度矿柱在塌陷区顶部与塌陷盆地形成连片密集的拉伸塑性区,已沿走向形成“条带+点状”组合的拉伸弱化带;30 m厚度矿柱塑性区分布范围和数量大幅减少,拉伸破坏得到有效控制。综合变形、应力及塑性区指标,考虑矿体损失、充填成本与安全裕度,常规区域建议采用25 m厚度,塌陷中心敏感区应采用30 m厚度,实现分区控制与经济性平衡。 展开更多
关键词 地表塌陷 FLAC3D数值模拟 隔离矿柱 稳定性分析
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矿山顶板灾害地声监测预警与防控 被引量:4
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作者 董陇军 郝晨良 +4 位作者 孙道元 张义涵 闫先航 王加闯 裴重伟 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第4期1-27,共27页
随着矿山开采深度的不断增加,顶板稳定性问题及失稳灾害风险增大,对矿山顶板健康状态的诊断、监测预警和灾害防控显得尤为重要。系统总结了团队多年来的研究成果及进展,建立了采矿活动引起的多类多震源全自动识别理论,提出了多中段、多... 随着矿山开采深度的不断增加,顶板稳定性问题及失稳灾害风险增大,对矿山顶板健康状态的诊断、监测预警和灾害防控显得尤为重要。系统总结了团队多年来的研究成果及进展,建立了采矿活动引起的多类多震源全自动识别理论,提出了多中段、多采场复杂开采环境中无需预先测速的震源定位理论与方法,建立了变“噪”为“用”的波速场反演快速成像方法,自主研发了地声智能感知监测传感器、采集仪与数据动态处理系统,开发了协同数据感知-信息处理-智能预警为一体的地声智能感知与微震监测全套技术装备。在此基础上,建立了矿山顶板岩体失稳的多指标联合预警理论与方法,构建了基于岩体损伤与围岩体动态响应的分区支护防控方法,相关技术与装备在国内20余个矿山进行了应用,多次成功预警了矿山顶板垮塌等灾害,为设备与人员快速安全撤离争取了宝贵时间。研究成果提升了顶板健康监测与失稳灾害防控的整体效能,为深部矿山的安全高效开采提供了理论支撑和技术手段。 展开更多
关键词 矿山 顶板灾害 地声监测 监测预警 灾害防控
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膏体充填综采工作面顶板变形规律及关键因素研究
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作者 杨世凡 程志荣 +3 位作者 田颖 顾珂 何利辉 祝轩 《煤炭工程》 北大核心 2025年第11期1-9,共9页
为深入研究膏体充填工作面充填体对顶板的作用效果及不同因素对顶板下沉量的影响规律,以韦三煤矿综采膏体充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的研究方法,研究了顶板与充填体的空间作用关系,探究工作面长度(14... 为深入研究膏体充填工作面充填体对顶板的作用效果及不同因素对顶板下沉量的影响规律,以韦三煤矿综采膏体充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的研究方法,研究了顶板与充填体的空间作用关系,探究工作面长度(140~200 m)、采高(1.5~3.0 m)、充填体强度(2.0~3.5 MPa)和充填率(80%~95%)对顶板下沉的影响,分析不同因素对顶板下沉的影响规律,确定其关键影响因素。通过极差分析法确定各因素的权重,并结合实际情况进行权重修正。结果表明:通过理论分析得出,当初始开采顶板初始接触至充填体时,其顶板跨度为1.82 m,随着工作面的不断推进,顶板与充填体接触面积增大,其顶板下沉值趋于最大值,为0.333 m。工作面长度和采高的增加会引起顶板最大下沉值的增大,增幅分别为11.8%和101.9%;充填体强度及充填率的增加则会引起顶板最大下沉值的减小,降幅分别为29.1%和22.7%。通过极差分析法得到各因素影响权重,采高为关键影响因素,权重占比49.7%,次要影响因素为充填体强度、充填率与工作面长度,权重占比分别为22.8%、16.2%和11.3%。 展开更多
关键词 膏体充填开采 顶板沉降 数值模拟 极差分析法 连续曲形梁
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温度−围压共同作用下高压磨料射流冲击花岗岩破岩特征实验研究
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作者 葛兆龙 崔予怀 +5 位作者 邓青林 上官剑铭 姚志 李忠潭 史卓林 蒲厚翰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4166-4181,共16页
深部资源能源开发过程中高地温、高地压的特征显著影响岩石的力学行为,对磨料射流等岩石破碎技术提出了更高的挑战,而现有研究无法满足深地工程设计的需求。为揭示深部岩层中温度与地应力共同作用下高压磨料射流的破岩机制,以花岗岩作... 深部资源能源开发过程中高地温、高地压的特征显著影响岩石的力学行为,对磨料射流等岩石破碎技术提出了更高的挑战,而现有研究无法满足深地工程设计的需求。为揭示深部岩层中温度与地应力共同作用下高压磨料射流的破岩机制,以花岗岩作为研究对象,设置25、100、200、300℃与400℃五级温度梯度以及0、10、20、30 MPa与40 MPa五个围压水平,通过室内水射流实验平台开展冲击实验,并结合计算机断层扫描(CT)技术、三维重构技术与扫描电镜(SEM)技术,全面探究了花岗岩在不同温−压组合条件下的宏微观破坏模式、断裂形貌与裂纹演化特征。实验结果表明:温度升高劣化花岗岩结构,增强其易破碎性,试样在200℃以上开始出现复杂的裂纹网络,至400℃时结构完整性大幅削弱,在无围压条件下,400℃时冲孔深度相较常温提升约82.1%,裂纹体积和面积分别提升88.2倍和114.6倍;围压显著抑制裂纹扩展,常温条件下,围压从0提升至40 MPa使得冲孔深度减少约60.7%,裂纹体积和面积分别下降49.9%和49.1%;温度与围压的共同作用呈现出非线性的响应关系,在30 MPa以下围压限制破碎,而在400℃高温与40 MPa高围压共同作用时,裂纹体积与面积反而增加;基于CT扫描的三维重构结果表明,在无围压条件下,裂纹空间分布变化的临界温度区间为200~300℃,超过此区间裂纹体积和面积迅速增大;而在40 MPa围压下,该临界温度区间延迟至300~400℃范围内;SEM结果进一步揭示了磨料压痕、交错热裂纹与剪切剥蚀、犁削沟槽与碎屑剥落等典型的破碎特征,反映出磨料磨蚀、热应力和流体冲刷等多重作用机制。研究揭示了磨料射流破岩机制在不同热−力组合条件下,从“磨料磨蚀”主导向“热−力协同破碎”的转变过程,表明深部射流破岩过程中可利用岩体热劣化和流固温差诱导的热应力降低射流破岩能耗,同时应结合围压水平优化射流参数以避免裂纹扩展受阻,提高破岩效果。 展开更多
关键词 磨料射流 高温岩石 围压 破裂机制 热致裂纹
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采煤沉陷区建筑物抗变形技术研究进展与展望
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作者 夏军武 周宇 +1 位作者 王玉婧 杨晗 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3352-3368,共17页
随着采煤沉陷区范围的不断扩大,矿山城市建设土地日益紧张,建筑物抗变形技术是解决采煤沉陷区工程建设利用的重要措施。但是由于采煤沉陷区地质条件的复杂多变、地表移动变形对建筑物的影响规律异常复杂及建筑结构形式多样等诸多困难,... 随着采煤沉陷区范围的不断扩大,矿山城市建设土地日益紧张,建筑物抗变形技术是解决采煤沉陷区工程建设利用的重要措施。但是由于采煤沉陷区地质条件的复杂多变、地表移动变形对建筑物的影响规律异常复杂及建筑结构形式多样等诸多困难,导致建筑物抗变形技术推广应用呈现起伏。首先,梳理了采煤沉陷区的地表变形特征、地表变形对建筑物的影响分类、地基与建筑物的相互作用机理、土与结构界面的本构模型、地基-基础-结构相互作用力学模型、建筑物抗变形技术及工程运用实例方面取得的成效和关键技术进展,分析了建筑抗变形的原理与技术应用。然后,总结了目前建筑物抗变形技术面临的难题与挑战:地表沉陷预测模型准确性有待提升;采煤沉陷区地基-基础-结构相互作用机制不明确;地基充填材料力学及变形特性尚不能满足工程建设地基用土的要求;基础类型、基础刚度及构造等对结构抗变形的影响有待进一步研究;结构耗能和吸收地表变形的新型建筑物抗变形技术待完善与研发。最后,针对现阶段我国建筑物抗变形技术应用面临的难题和挑战,提出了一套基于物理模拟试验平台研发、框架结构抗变形的规律及机理、共同作用力学模型、框架结构抗变形技术及自适应变形技术的研究与设计方法。 展开更多
关键词 采煤沉陷区 地表变形 抗变形技术 本构模型 力学模型 加固技术
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联合InSAR与GNSS的矿区开采沉陷参数反演
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作者 师芸 吕凯玲 +3 位作者 张雨欣 王凯 郭昭 蒋朝阳 《金属矿山》 北大核心 2025年第10期201-209,共9页
陕北黄土矿区往往具有煤层埋藏浅、基岩薄的特点,高强度开采极易导致地表产生大量级形变。对于大尺度形变,在应用InSAR技术过程中,沉降盆地中心会出现失相干现象和对应的相位解缠错误的问题,概率积分法可以有效弥补下沉盆地中心的沉降... 陕北黄土矿区往往具有煤层埋藏浅、基岩薄的特点,高强度开采极易导致地表产生大量级形变。对于大尺度形变,在应用InSAR技术过程中,沉降盆地中心会出现失相干现象和对应的相位解缠错误的问题,概率积分法可以有效弥补下沉盆地中心的沉降信息。为提升开采沉陷参数反演的准确性与可靠性,融合GNSS与SBAS-InSAR监测数据,并引入麻雀搜索算法(SSA)开展高精度参数反演,旨在建立更加高效、精确的沉陷监测与评估方法。以陕北矿区某工作面为试验区域,结果表明:SBAS-InSAR技术与传统监测手段相比,可获得大范围的地表形变;采用麻雀算法求取沉陷盆地的概率积分法预计参数,结果精度较高;与实测结果对比,InSAR与GNSS拟合结果较好,可为矿区地表沉陷规律研究与煤矿安全提供理论参考。 展开更多
关键词 开采沉陷 SBAS-InSAR 参数反演 概率积分 麻雀优化算法
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基于哨兵系列卫星影像的采煤沉陷区生态环境时空演变特征分析——以淮南矿区为例
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作者 张建新 高昕枨 +4 位作者 李晔 权力奥 刘省辉 陈国旭 倪尔瑞 《中国煤炭地质》 2025年第8期70-76,共7页
淮南矿区是我国重要的煤炭资源基地,长期的煤炭开采引发了显著的地面沉陷问题,矿区生态环境质量遭到严重破坏。针对采煤沉陷区生态环境综合监测和治理问题,利用哨兵一号SAR影像数据提取淮南矿区地表沉陷特征,并综合哨兵二号多光谱遥感... 淮南矿区是我国重要的煤炭资源基地,长期的煤炭开采引发了显著的地面沉陷问题,矿区生态环境质量遭到严重破坏。针对采煤沉陷区生态环境综合监测和治理问题,利用哨兵一号SAR影像数据提取淮南矿区地表沉陷特征,并综合哨兵二号多光谱遥感影像提取沉陷区生态环境因子变化情况,对采煤沉陷区生态环境时空演变特征进行耦合分析。实验结果表明,基于哨兵一号影像和差分干涉合成孔径雷达技术可以较精确地提取采煤沉陷区地表沉陷边界及形变量,区内生态环境因子变化情况符合地表沉陷特征及规律。通过耦合分析沉陷过程及其对地表植被覆盖与水体分布的影响,揭示了典型沉陷区生态环境时空演变规律,为遥感技术在采煤沉陷区生态环境动态监测和生态修复治理中的应用提供了新的视角。 展开更多
关键词 采煤沉陷区 哨兵卫星影像 差分干涉合成孔径雷达 地表形变特征 生态环境演变
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综放工作面过煤柱应力区水力压裂顶板控制研究
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作者 连强 《煤》 2026年第1期33-37,共5页
为提高综放工作面过煤柱的顶板控制效果,以古城煤矿煤层开采区作为研究对象,基于数值模拟技术分析了采煤工作面在穿越煤柱过程中顶煤压力的变化规律,并在即将穿越的B煤柱区域,现场实施水力压裂卸压措施。结果表明,煤壁前方5~10 m内采煤... 为提高综放工作面过煤柱的顶板控制效果,以古城煤矿煤层开采区作为研究对象,基于数值模拟技术分析了采煤工作面在穿越煤柱过程中顶煤压力的变化规律,并在即将穿越的B煤柱区域,现场实施水力压裂卸压措施。结果表明,煤壁前方5~10 m内采煤工作面从煤柱中穿出时,顶板应力相较于进入煤柱时,提升幅度超过10%,验证了动载模型在描述采煤工作面穿越煤柱时顶板应力动态变化的准确性;相较于A煤柱区域,经过水力压裂处理的B煤柱区域,液压支架阻力由原先的22333 kN减少至19616 kN,周期来压步距由原先的21.7 m缩短至18.28 m,表明岩层在受到水力压裂作用后,使得压力分布更加均匀,从而降低了压力集中和突发来压的风险。 展开更多
关键词 煤层开采 过煤柱应力区 数值模拟 水力压裂
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余吾煤业综放工作面过断层注浆加固及应力分布监测研究
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作者 邹光华 范清正 +1 位作者 周坤 孔德闯 《华北科技学院学报》 2025年第5期1-5,共5页
余吾煤业S5207工作面在回采过程中揭露F13、F13-1断层。受断层构造影响,工作面煤岩体连续性遭到破坏,导致围岩稳定性显著降低,存在煤壁片帮、顶板失稳甚至诱发冲击地压等灾害的风险。为安全通过断层带,选用双组分化学注浆材料,采用间歇... 余吾煤业S5207工作面在回采过程中揭露F13、F13-1断层。受断层构造影响,工作面煤岩体连续性遭到破坏,导致围岩稳定性显著降低,存在煤壁片帮、顶板失稳甚至诱发冲击地压等灾害的风险。为安全通过断层带,选用双组分化学注浆材料,采用间歇式注浆工艺,对断层带破碎岩体进行注浆加固;通过钻孔应力计深孔和浅孔两个测点监测结果可知,工作面回采时对F13-1断层的影响范围在30~40 m,应力相对集中,最大应力达18 MPa,且应力异常在回采接近F13-1断层30 m时尤为明显。监测结果表明,工作面推过断层过程中,采场围岩较为稳定,实现了安全生产。 展开更多
关键词 断层构造 注浆加固 采动应力 应力检测
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聚甲醛纤维增强巷道支护喷射混凝土力学性能研究 被引量:1
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作者 王明强 王光进 +4 位作者 王琦 江贝 王孟来 马郁柏 袁明礼 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期233-238,共6页
随着采矿活动的不断深入,矿山井下巷道支护面临着严峻的挑战。喷射混凝土作为一种常用的支护材料,其力学性能直接影响着巷道的稳定性和安全性。为研究不同长度和掺量的扁平状聚甲醛(POM)纤维对巷道支护材料力学性能的影响,对试样进行抗... 随着采矿活动的不断深入,矿山井下巷道支护面临着严峻的挑战。喷射混凝土作为一种常用的支护材料,其力学性能直接影响着巷道的稳定性和安全性。为研究不同长度和掺量的扁平状聚甲醛(POM)纤维对巷道支护材料力学性能的影响,对试样进行抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和四点弯曲试验,分析各力学指标对喷射混凝土的提升效果,并通过雷达图模型对其进行综合评估。结果表明,掺入POM纤维可以显著提高喷射混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度,并有效改善混凝土的脆性特性,使其在达到峰值荷载后仍具有一定的残余强度。对各指标进行综合评估,发现掺入长度为36 mm,掺量为7 kg/m^(3)时喷射混凝土的指标最为均衡,综合性能最优;此时对应的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度较对照组分别提升了42.03%、37.29%、83.67%。研究成果可为POM纤维在巷道支护中的应用提供数据支持。 展开更多
关键词 聚甲醛纤维 巷道支护 喷射混凝土 力学性能 雷达图分析
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眼前山铁矿露天转地下开采岩体破坏规律研究 被引量:3
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作者 王钟钰 蒋永超 +2 位作者 贾若彤 姜骜鹏 陈忠辉 《矿冶工程》 北大核心 2025年第1期14-20,26,共8页
针对鞍钢眼前山铁矿东帮区域露天转地下开采引起边坡岩体破坏及塌陷的问题,采用数值模拟和基底摩擦模型试验分析其边坡破坏过程和破坏模式,探究不同开采阶段塌陷角变化情况,并从裂隙角度总结塌陷区形成过程。结果表明,随着矿体开采深度... 针对鞍钢眼前山铁矿东帮区域露天转地下开采引起边坡岩体破坏及塌陷的问题,采用数值模拟和基底摩擦模型试验分析其边坡破坏过程和破坏模式,探究不同开采阶段塌陷角变化情况,并从裂隙角度总结塌陷区形成过程。结果表明,随着矿体开采深度不断延深,受开采扰动塌陷角不断减小;塌陷区域的形成分为四个时期:裂隙富集时期、时效变形时期、滑移面贯穿时期和塌陷形成时期;眼前山铁矿东帮边坡的破坏机制为滑移-拉裂破坏。 展开更多
关键词 眼前山铁矿 露天转地下 岩体破坏 塌陷 裂隙发展 边坡失稳 基底摩擦模型试验
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多元化教学模式在开采沉陷课程中的应用 被引量:2
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作者 朱庆伟 胡荣明 《科技视界》 2025年第1期70-74,共5页
新质生产力发展为高等教育人才培养提出了新的目标和要求,也为教学模式改革创新提供了强大指引和理论支撑。文章探讨了新质生产力背景下,多元教学模式在开采沉陷课程中的应用,通过分析该课程的特点和教学现状,阐述了多元化教学模式的特... 新质生产力发展为高等教育人才培养提出了新的目标和要求,也为教学模式改革创新提供了强大指引和理论支撑。文章探讨了新质生产力背景下,多元教学模式在开采沉陷课程中的应用,通过分析该课程的特点和教学现状,阐述了多元化教学模式的特点和优势,并在教学设计、教学方法、建立多元考核体系等方面进行了教学改革探索。实践证明,这种教学模式能够有效提高学生的学习积极性和主动性,培养学生的创新思维和实践能力,提升教学质量,为培养新质人才提供有益参考。 展开更多
关键词 新质生产力 多元化模式 教学模式 开采沉陷
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多煤层重复采动地表沉陷规律数值模拟分析 被引量:1
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作者 王志峰 王巍 +5 位作者 周海丰 陈苏社 丁亚辉 柴华彬 邹友峰 邓强 《能源与环保》 2025年第1期225-232,共8页
为研究多煤层重复采动地表沉陷规律,以活鸡兔矿井22208工作面为研究对象,运用FLAC3D软件进行数值模拟,对重复采动条件下采空区覆岩与地表移动规律及其应力分布规律等进行分析研究,揭示下沉系数和重复采动次数之间的关系,并基于实测数据... 为研究多煤层重复采动地表沉陷规律,以活鸡兔矿井22208工作面为研究对象,运用FLAC3D软件进行数值模拟,对重复采动条件下采空区覆岩与地表移动规律及其应力分布规律等进行分析研究,揭示下沉系数和重复采动次数之间的关系,并基于实测数据对22208工作面三次采动的模拟结果进行精度验证。结果表明,计算模型的模拟结果与实测地表沉降值具有相同的沉降趋势,且数值模拟的沉降值在整体上略大于实测值,利用数值模拟所得的结果与实测之间的均方根误差RMSE为±100 mm,证明了该模型的可靠性。最后,基于此模型继续构建了活鸡兔井一次采动和二次采动条件下的计算模型,获取了重复采动条件下地表的沉降值,为后续工作面的开采提供理论参考。 展开更多
关键词 多煤层开采 数值模拟 沉陷规律 开采模型
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基于改进麻雀优化算法的概率积分法参数反演
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作者 白纪成 王建敏 +2 位作者 李晓 李延辉 张治军 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期395-402,共8页
为解决麻雀优化算法(SSA)在开采沉陷预测模型参数反演计算中收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出一种改进的麻雀优化算法(ISSA)。该算法在种群初始化过程加入Kent映射,增强种群个体的均匀分布;在发现者位置更新中引入鹦鹉优化算法的... 为解决麻雀优化算法(SSA)在开采沉陷预测模型参数反演计算中收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出一种改进的麻雀优化算法(ISSA)。该算法在种群初始化过程加入Kent映射,增强种群个体的均匀分布;在发现者位置更新中引入鹦鹉优化算法的觅食行为,并根据适应度调整安全值;融合t扰动分布和透镜反向学习策略,提高算法的性能。分别采用鲸鱼优化算法(WOA)、SSA、ISSA对概率积分法(PIM)的参数进行反演,利用含有反演参数的PIM对实验工作面的沉降值、抗粗差干扰能力、抗随机误差进行仿真实验。研究结果表明:与WOA、SSA相比,采用ISSA反演参数的PIM仿真效果最优。将ISSA应用于工程实例,反演参数的PIM计算值更接近实际值。研究成果为提高沉陷预计精度与矿区灾害检测提供参考。 展开更多
关键词 概率积分法 麻雀优化算法 鹦鹉优化算法 Kent映射 透镜反向学习 开采沉陷
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表土层关键承载结构构建及地表构筑物动态控制
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作者 张先锋 张玉江 +3 位作者 冯国瑞 张帅 朱德福 赵亮 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第6期92-106,共15页
针对采空区充填控制地表沉陷成本高、充填量大的问题,提出了一种基于“人造关键承载结构+动态注浆”的小范围地表构筑物保护性开采方法,通过理论分析、物理模拟和数值模拟手段,研究了关键承载结构的力学特征、动态注浆下关键承载结构的... 针对采空区充填控制地表沉陷成本高、充填量大的问题,提出了一种基于“人造关键承载结构+动态注浆”的小范围地表构筑物保护性开采方法,通过理论分析、物理模拟和数值模拟手段,研究了关键承载结构的力学特征、动态注浆下关键承载结构的稳定性、地表移动变形特征以及关键承载结构参数对注浆充填步距的影响规律。研究结果表明:(1)充填量与关键承载结构深度近似成分段线性关系,关键承载结构越靠近地表,注浆充填量越小。通过劈裂注浆法在表土层中构建关键承载结构,再通过充填关键承载结构下方离层动态注浆与开采速度配合,可维持关键承载结构及上方表土层的稳定。(2)建立了关键承载结构参数与注浆充填步距关系模型,推导了动态注浆充填步距的表达式,发现最大充填步距随关键承载结构抗拉强度和厚度的增大而增大,随表土层载荷与建筑物载荷比值的增大而减小。(3)动态注浆充填后,关键承载结构上方的地表水平变形量峰值为1.59 mm/m,倾斜峰值为2.71 mm/m,曲率峰值为0.033×10^(-3)m^(-1),分别降低了87.8%、89.8%、80.8%,地表变形满足构筑物Ⅰ级损坏等级的要求,基本不需要维修。本方法可为厚表土层上存在孤立古建筑、公路等窄小构筑物的保护性开采提供参考。 展开更多
关键词 地表沉陷控制 关键承载结构 动态注浆充填 力学分析 地表构筑物保护
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耦合π定理与数值模拟的采空区冒落范围预测
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作者 张晶 任凤玉 +2 位作者 刘洋 何荣兴 乔木 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2025年第2期264-272,共9页
考虑图表法可为特定工程问题提供便捷的查询方法,借助π定理构建表征采空区冒落活动的非线性模糊函数,耦合数值模拟UDEC揭示该非线性模糊函数所含无量纲表达式的数量关系,提出可预测采空区冒落范围的无量纲图表。为大量获取图表数据,设... 考虑图表法可为特定工程问题提供便捷的查询方法,借助π定理构建表征采空区冒落活动的非线性模糊函数,耦合数值模拟UDEC揭示该非线性模糊函数所含无量纲表达式的数量关系,提出可预测采空区冒落范围的无量纲图表。为大量获取图表数据,设定采空区开挖步距为2 m。结果表明:无量纲图表可根据不同阶段空区边界扩展预测空区冒落范围,且无量纲曲线表征的采空区冒落范围随空区跨度增大的变化特征与实际基本相符。结合线性插值方法,可预测无量纲图表中未涉及工况的采空区冒落范围。实践表明,该方法为量化评估采空区冒落范围提供了有效方法。 展开更多
关键词 π定理 数值模拟 图表法 采空区 冒落范围
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生态脆弱矿区覆岩采动裂隙渗流演化规律及自修复表征 被引量:5
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作者 李建伟 孙艳超 +3 位作者 张传玖 他旭鹏 曹健 张健 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期143-155,共13页
【目的】我国西部生态脆弱区受煤矿开采影响巨大,在开采扰动下采空区上覆含水岩层遭到破坏,易导致水资源流失、土地荒漠化等问题,为此人工引导裂隙自修复进而保护或恢复地下水位至关重要。【方法】以内蒙古布尔台煤矿22108工作面为工程... 【目的】我国西部生态脆弱区受煤矿开采影响巨大,在开采扰动下采空区上覆含水岩层遭到破坏,易导致水资源流失、土地荒漠化等问题,为此人工引导裂隙自修复进而保护或恢复地下水位至关重要。【方法】以内蒙古布尔台煤矿22108工作面为工程背景,采用物理相似试验、数值计算与理论分析等方法,深入研究开采扰动和裂隙水渗流耦合作用下生态脆弱矿区煤层覆岩裂隙渗流演化规律,并对覆岩裂隙自修复效果进行表征分析。【结果与结论】结果显示:(1)基于位移差值系数,裂隙发育总体表现为采空区两侧高度发育、中部压实的“双峰”状分布。(2)工作面推进78 m时,导水裂隙已发育至第Ⅱ含水层,此时位移差值系数为0.25,并出现突变现象,渗流演化分布与覆岩裂隙发育开始呈现强相关性,位移差值系数由0.25增大至0.40时,覆岩隔水层含水率平均增加2.0%,且开采边界附近裂隙导流能力大于其采空区中部覆岩裂隙导流能力。(3)开采结束后,第Ⅱ含水层水位较开采前有所下降,平均水位下移13 m,由于采空区压实及覆岩采动裂隙闭合形成新的含水层,地下水流场实现自身演替。(4)经长期残余沉降、应力压实等多因素耦合影响,覆岩裂隙岩体表现出隔水层降渗的自修复现象,根据模拟开采完毕8.3 a后自修复结果显示,基于导水裂隙渗流速度求得采空区中部覆岩区域自修复率为45.5%~55.6%,开采边界区域自修复率为6.3%~25.0%;基于覆岩含水率求得采空区中部区域自修复率为33.3%~35.7%,开采边界区域自修复率为10.0%~18.2%。研究成果为揭示西部生态脆弱矿区覆岩裂隙渗流演化规律及其自修复特性的定量表征提供了理论依据。 展开更多
关键词 生态脆弱区 煤矿 流固耦合 裂隙发育 渗流演化 裂隙自修复
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不同煤种粉煤灰矿化反应CO_(2)吸收特性及固碳潜力评估
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作者 秦雷 吝思恒 +3 位作者 林海飞 李树刚 刘鹏飞 母淼 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4464-4475,共12页
不同煤种粉煤灰粒径分布与化学成分直接影响矿化反应固碳性能,研究矿化反应CO_(2)吸收特性是评估粉煤灰固碳潜力的关键。以中国石家庄多座燃煤电厂粉煤灰为研究对象,通过压降法与热重分析法综合表征矿化反应CO_(2)吸收特性及固碳性能。... 不同煤种粉煤灰粒径分布与化学成分直接影响矿化反应固碳性能,研究矿化反应CO_(2)吸收特性是评估粉煤灰固碳潜力的关键。以中国石家庄多座燃煤电厂粉煤灰为研究对象,通过压降法与热重分析法综合表征矿化反应CO_(2)吸收特性及固碳性能。试验结果表明,矿化反应压力增大、温度升高均可有效提升粉煤灰矿化固碳性能。当矿化反应初始压力从1.0 MPa增至2.0 MPa时,不同煤种粉煤灰CO_(2)吸收量平均增大7.18 g/kg。当矿化反应温度从40℃升至60℃时,不同煤种粉煤灰CO_(2)吸收量平均增大4.28 g/kg。对于2种粉煤灰矿化反应固碳性能表征方法,相比热重分析法,压降法会造成CO_(2)非矿化吸收,导致矿化固碳性能计算结果偏高。不同煤种粉煤灰中,较小粒度粉煤灰具有更高比表面积,可促进CO_(2)与活性物质接触反应,增强矿化固碳性能。不同煤种粉煤灰矿化反应CO_(2)吸收量与Ca元素质量分数正相关,与S元素质量分数负相关。高Ca粉煤灰因具有更多反应原料,矿化固碳性能较强。粉煤灰中硫元素以硫酸盐形式存在,与Ca竞争反应抑制碳酸盐生成,降低矿化固碳性能。对于选取的不同煤种粉煤灰样品,安华能热电厂粉煤灰(AH)具有稳定CO_(2)吸收量和矿化固碳效率;华电热电厂粉煤灰(HD)具有较高CO_(2)吸收能力;西柏坡热电厂粉煤灰(XB)具有较高且稳定CO_(2)吸收量及矿化固碳效率,在3个样品中矿化反应固碳潜力最高。 展开更多
关键词 CO_(2)封存 碳捕集、利用与封存(CCUS) 多煤阶粉煤灰 直接矿化 矿化条件优化 固碳性能表征
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